基于CDIO理念的IoT工程专业人才培养方案探索

2014-07-28戴欢等

电脑知识与技术 2014年16期

戴欢等

摘要：作为工程教育改革的全新人才培养模式，CDIO为专业工程人才的培养提供了一个有效的方案。该文结合CDIO工程教育理念，探讨物联网（IoT）工程专业人才培养方案，从IoT工程专业的课程体系及工程项目教学两个方面，将CDIO理念有效地融合到IoT专业人才培养中去。

关键词：CDIO；物联网；工程教育

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）16-3826-03

1 物联网工程专业

《物联网工程》专业是2011版高等院校本科学科专业目录中，计算机科学与技术学科下新增的一个本科专业。本专业培养能够系统地掌握IoT的相关理论、方法和技能，具备传感技术、通信技术、网络技术、软件技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。物联网作为一个以自动感知和智能决策与控制为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，在智能农业、智慧交通、智能家居等领域有着广泛的用途，人才的需求潜力巨大。因此加大IoT产业人才的培养力度，改革和创新教学内容、课程体系、教学方法，为IoT产业发展提供充足的技能型、创新型、高素质人才势在必行。

当前，IoT工程专业教育处于刚刚起步阶段，主要面临如下几个问题：1） IoT专业师资队伍薄弱；2）大纲、课程设计不完善；3）缺少相关专业教材；4） IoT专业实验室、专业实验指导书匮乏；5）工程化教育内容极少，尚停留在理论教学。

2 CDIO工程教育模式

CDIO代表构思（CONCEIVE）、设计（DESIGN）、实施（IMPLEMENT）和运行（OPERATE），其以产品研发至产品运行的生命周期为载体，使学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学自2000年起，经过四年的深入探索研究后提出的。CDIO提出了系统的能力培养、全面的实施指引方案（包括培养计划、教学方法、学生考核以及学习构架）以及实施检验的12条标准，具有较好的可操作性。其培养大纲将工程毕业的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定的目标。

本文根据CDIO工程教育理念，分别探讨IoT工程专业的课程体系设计及工程实践设计，完善本专业课程体系，加强工程实践教学。

3 基于CDIO理念的IoT工程人才培养

3.1 基于CDIO的IoT课程体系设计

CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。物联网工程专业的课程体系，主要分为基础课程与专业课程，其中基础课程又包括通识课程和学科基础课程，具体课程如下表1所示。由于物联网工程专业是一门交叉学科，涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等，为了正确引导学生的爱好和兴趣，全面强化基础教育，要提供一定的专业选修课程，具体课程如表2所示。

3.2 基于CDIO的IoT的工程实践设计

CDIO工程教育理念主要解决两个问题：一、通过4年的本科学习，毕业生应具备何种能力；二、如何保证学生能够具备这些能力。如上所述，CDIO阐述了毕业生应该具备工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四种，本小节探讨通过物联网工程项目，培养物联网工程专业学生的以上能力。

从系统结构的角度出发，物联网通常被划分为一个由感知互动层、网络传输层和应用服务层组成的三层体系结构网络。如当前的智能农业、智慧医疗、智能交通等，都可以按三层结构进行划分。即，物联网的应用案例在体系结构中是相通的，那么，如果学生掌握了一种物联网应用，对其他物联网应用的掌握及开发，也能够比较顺利地进行。

那么，将一个物联网项目（如智能农业）从感知互动层到应用服务层，让学生根据自己的兴趣爱好及技术能力，从事相应的项目开发教学，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程开发，培养相应能力。真正贯彻CDIO在“做中学”和“基于项目教育和学习”的理念。物联网体系结构项目开发与学生能力培养对应关系如表3所示。

通过一个实际IoT工程项目的实施（IMPLEMENT）和运行（OPERATE），有效地培养学生对其他IoT工程项目的构思（CONCEIVE）、设计（DESIGN）。从而，基于CDIO理念培养IoT工程专业人才。

参考文献：

[1] 陶勇芳，商存慧. CDIO对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006，22（11）：81-83.

[2] 陆小华，熊光晶，陈珠琳.设计导向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007，25（6）：83-87.